工业通用A／D采集模块的设计与实现.pdfVIP

2012年 仪 表 技 术 与 传 感 器 2012 第 12期 Instrument Technique and Sensor No．12 工业通用 A／D采集模块的设计与实现 赵建敏，李 琦 (内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头 014010) 摘要：模拟量参数的采集及转换是工业过程控制的重要组成。文中采用STM32单片机 ，设计了基于v~OS一Ⅱ实时 操作系统、支持 Modbus通讯协议的通用ADC模块。传感器模拟信号通过输入通道送入STM32的ADC端 口进行AD转 换 ，转换结果通过RS一485发送到RS485总线。模块支持Modbus通讯协议 ，工作在RTU模式，可方便地应用于采用Mod— bus协议构建的工业数据采集系统中。该模块已经在某市热网监控系统中使用，完全符合控制要求。 关键词：STM32；~xCOS—lI操作系统；Modbus通讯协议 ；模数转换模块 中图分类号：TP29 文献标识码 ：A 文章编号：1002—1841(2012)12—0021—03 DesignandImplementationofA／D ConverterM oduleinIndustry ZHAOJian—min，LIQi (SchoolofInformationEngineering，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China) Abstract：Analogsignalacquisitionandconvertionisanessentialpartofindustryprocesscontrolsystem．BasedontLCOS一Ⅱ realtimeoperationsystem andModbusprotocol，thedesignofAD convertermoduleusingSTM32waspresented．Theanalogsignal from sensorwasconvenedtodigitalusingtheADC ofSTM32．ThedataisthensenttoRS一485 bustothemaster．Themodule worksonModbusRTU modeandcanbeexpedientlyaddedtoanydataacquisitionsystem basedonModbusprotoco1．Ithasbeenu- singinheatnetcontrolsystem andfulfilstherequirements． Keywords：STM32；t~COS—II；modbusprotocol；A／D convertermodule 1 模块硬件总体结构 STM32F103VB使用高性能的ARMCortex—M332位 RISC 内核 J，外接32路传感器 ，传感器标准电流信号通过滤波和 Iu转换电路，转换成电压信号，送入 STM32的ADC当中进行 AD变换，转换值可以按照配置要求进行标度变换，结果可以通 过 RS一485发送到485总线。为方便用户使用 ，外置24C04存 储芯片，存储用户配置信息，配置信息包括模块地址、通讯波特 率及工作模式等。 模块支持2种工作模式：(1)输出A／D采集值 ；(2)输出标 度变换结果。如果模块工作在模式 (2)下，用户还可以通过PC 超级终端按照菜单提示对模块的32路通道分别进行量程及其 对应 AD极值的设置 ，使用灵活方便。模块结构如图1所示。 其中滤波及 Iu转换电路如图2所示 ，该电路可 以抑制电 流波动干扰并通过250Q精密电阻将4—20mA电流信号AIn 图1 系统结构 图 转换成 1～5V电压信号 ，简单实用。